Skip to main content
SUPERVISOR
Ahmadreza Tabesh,Mohammad Ebrahimi
احمدرضا تابش (استاد مشاور) محمد ابراهیمی (استاد راهنما)
 
STUDENT
Ghasem Esfandiari
قاسم اسفندیاری

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر
DEGREE
Doctor of Philosophy (PhD)
YEAR
1388

TITLE

Modeling, Analysis and Control of Cascaded Doubly Fed Induction Machines
This project presents a comprehensive investigation of various reference frames and their relative speeds in cascaded doubly-fed induction machines (CDFIMs). Then, a compact spacephasor model of CDFIMs in the natural and arbitrary reference frames is presented that is useful for performance analysis of CDFIMs based on rotating phasors. The merits of the proposed model compared with existing models are using a common (single) reference frame for all machines and parts of CDFIMs, and the model formulation is independent of the rotor angle position. The reference frames in the suggested model can be fixed on the common rotor of the CDFIM machines for dynamic analysis or it can be fixed on the stator/rotor flux of each cascaded machines useful for CDFIMs controller design. A two-axes equivalent circuit for a CDFIM is also presented, which enables analysis of CDFIMs in commercially available power circuit simulation software tools.This project also presents an instantaneous torque controlmethod for cascaded doubly-fed induction machines (CDFIMs)with a rated torque-sharing ratio feature under steady-stateoperation. The proposed methodis established based on transferring the torques equations of thetwo machines into the rotor-flux reference-frame of the auxiliarymachine. Then, by expressing the torque equations with respectto the current components of the stator of the auxiliary machine,the instantaneous torque control with the rated torque sharing isachieved.To verify the method and evaluate its capabilities, Thesuggested method is used for the speed control of a CDFIMexperimental setup. Further, a case study including 12-kW and 4-kWDFIMs is also simulated to evaluate the performance of thecontrol method for a CDFIM with different machine ratings. Thetest results confirm that the proposed control schemes achievethe desired performances without exceeding the ratings of themachines under various test scenarios. Key Words Brushless, doubly fed induction machines (DFIM), cascaded DFIM, dynamic model, equivalent circuit, reference frames, Rotor-Flux-Orientation, Instantaneous, Torque Control, Torque Sharing.
مزیت ماشین‌های القاییتغذیه دوگانه در کاربردهای سرعت متغیر و در شرایطی است که نیاز به مبدلی با ولت آمپر نامی کمتری باشد.کاربرد اصلی این ماشین‌ها در درایو‌های صنعتی با محدوده تغییرات سرعت 30%± سرعت نامی و همچنین در توربین- ژنراتورها با محدوده تغییرات سرعت چرخش روتور 30%± سرعت سنکرون می‌باشند. ماشین‌های القایی تغذیه دوگانه بدون جاروبک، مزایای ماشین‌های تغذیه دوگانه معمولی را دارند ولی معایب ناشی از جاروبک و حلقه‌های لغزان را ندارند. ماشین‌های القایی تغذیه دوگانه بدون حاروبک به سه گروه ماشین‌های القایی تاندوم، ماشین‌های القایی بدون جاروبک با روتور آشیانه‌ای و ماشین‌های القایی آبشاری تقسیم‌بندی می‌شوند. ماشین‌های القایی بدون جاروبک آبشاری (CDFIM) را می‌توان بصورت دو ماشین القایی تغذیه دوگانه معمولی که روتورهای آنها از نظر مکانیکی کوپل شده و همچنینسرسیمپیچروتورهاازنظرالکتریکیبهیکدیگرمتصلشده‌اند درنظر گرفت. مدل‌سازی و کنترلاین ماشین‌هانسبتبهماشین‌هایالقایی تغذیه دوگانه معمولیپیچیده‌تربودهوبایدمسائلمختلفیرادرآنالیز،مدل‌سازیوطراحیکنترل‌کنندهایننوعماشینلحاظکرد. یکی از نوآوری‌های این رساله نحوه مدل‌سازی و بدست آوردن مدارهای معادل دینامیکی این نوع ماشین ، شامل مدل و مدار معادل فضای برداری در قاب مرجع طبیعی و اختیاری و مدل و مدار معادل دو محوری ماشین در قاب‌های مرجع طبیعی و اختیاری ارائه شده‌اند. با استفاده از معادلات و مدار معادل‌های ارائه شده در این رساله می‌توان مدل‌سازی و طراحی کنترل‌کننده را برای این ماشین‌ها انجام داد. یکی دیگر از نوآور‌های این رساله، طراحی کنترل‌کننده‌های برداری برای ماشین‌‌های CDFIMمی‌باشد که گشتاور کل را بصورت آنی کنترل نموده و نسبت گشتاور تولیدی حالت دائمی دو ماشین را متناسب با مقادیر نامی آنها تنظیم می‌نمایند. برای این منظور، در ابتدا معادلات گشتاور تولیدی ماشین‌های اول و دوم برحسب متغیرهای قابل کنترل استاتور دوم (مولفه های ولتاژ و جریان) نوشته شده و اصول طراحی کنترل کننده‌ها ارائه شده‌اند، همچنین بلوک دیاگرام‌های کنترل کننده گشتاور و کنترل‌کننده سرعت، ارائه و قسمت‌های مختلف آنها تشریح شده‌اند. به منظور نشان دادن صحت مدل‌های دینامیکی ارائه شده، نتایج شبیه‌سازی و تست‌های عملی در شرایط شتابگیری، تغییر ناگهانی گشتاور بار در مد عملکرد آسنکرونی ماشین، تغییر فرکانس و دامنه ولتاژ استاتور دوم و تغییر ناگهانی گشتاور بار در مد عملکرد سنکرون ارائه و مقایسه شده‌اند؛ نتایج نشان‌دهنده صحت و دقت مدل‌های دینامیکی ارائه شده می‌باشند. همچنین برای نشان دادن صحت روش‌های کنترلی ارائه شده، نتایج شبیه‌سازی و تست‌های عملی در شرایط کنترل آنی گشتاور کل و کنترل سرعت در شرایط تغییر ناگهانی گشتاور بار ارائه شده‌اند؛ نتایج نشان‌دهنده قابلیت، صحت و دقت روش‌های کنترلی ارائه شده می‌باشند.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی